第三章食品质量设计

1、第三章 食品质量设计 质量设计对于产品质量的实现起着至关重要的作用。质量设计应力求满足消费者的需求与期望。衡量产品质量设计成功与否可有下列要素：满足恰当规定的需要、用途或目的；满足消费者的期望；符合适用的标准和规范；符合社会法律、法规要求；以有竞争力的价格及时提供；使其成本适当，能为公司赢利；具有适当的生产性能并对环境的影响降到最低；具有良好的食品安全性。 纯技术性产品质量设计往往对消费者需求了解与满足不够，失败率在7580，达到5年市场寿命期的产品不足1 达到5年市场寿命期1个达到3年市场寿命期4个通过市场试销5个通过小试、中试10个新产品创意140个图3-1 产品创意到商品的变化 第一节

2、设计过程 一、不同类型的新产品 1. 系列产品 2. 新概念产品 3. 方便型食品 4. 新配方产品 5. 新包装产品 6. 移植型产品 7. 创新产品 二、设计步骤 产品构思 新产品计划 新产品试制 新产品鉴定 市场开发 5个阶段 消费者的需求评价有关需求及限制因素创意审查概念开发设计计划和目标原型产品开发（小试）原型审查中试产品审查消费者的偏好试验中试产品批量化生产设计的鉴定和确定市场试销评价投放市场工厂中试加工工艺设计限制性因素图3-2 产品设计与过程设计的一般流程 第二节 产品开发 一、技术设计对质量的影响 1. 产品质量的稳定性 考虑通过水分活度、pH、适当工艺等控制生理性、化学性和

3、微生物性导致的腐败 2. 产品安全性 有关卫生操作、卫生工艺设计和加工参数、储运和流通条件、消费者的食用方法等环节都要在设计中考虑安全性。 3. 产品复杂性 考虑食品的化学成分之间，及与外界环境因素（如光照、氧气、温度等）的相互作用而可能发生复杂的化学反应。 4. 产品包装问题 考虑包装材料对安全性的影响 5. 原料问题 原料产地、存储条件等 6. 生产方法和环保因素 二、产品开发的技术工具 1. 感官评价技术 2. 保持期试验 3. 专家系统 4. 微生物预测模型 5. 危害分析与关键控制点（HACCP） 三、质量功能展开 质量功能展开（QFD）是一种强有力的综合策划技术，它将消费者的需求引

4、入产品设计规范，利用来自市场营销部门、设计工程部门、制造部门的相关人员组成团队进行产品设计。 消费者的需求信息可以用特定的矩阵形式表示出来，该矩阵称质量屋矩阵，它从市场要求出发，将其转化为设计语言，从而纵向经原料选择、配方，直至工艺流程，横向进行质量展开、技术展开、成本展开和可靠性展开，尽量将生产中可能出现的问题提前揭示，以达到多元设计、多元改善和多元保证的目的。 （一）QFD矩阵群 2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 1. 第一矩阵：消费者需求矩阵 它将消费者的需求，从产品的感官性状、营养、安全性和产品的便利性等归类排

5、列，可以用何物、何时、何地、如何等问题归纳，然后按对消费者者重要性排列出明细表。 2. 第二矩阵：产品控制特征矩阵 将上述需求用食品科学与工程的术语转化成设计语言以及相关的指标单位和测定方法。 2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 3. 第三矩阵：技术解决方案矩阵 用于反映消费者需求与产品规格之间的关系，需求的权重依照需求性不同而有所不同，以便强调那些特别需要满足的消费者特定需求。当然，有些需求之间也有矛盾存在。如低脂牛奶中的含脂率满足了健康方面要求，却影响产品的感官性状。2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1

6、消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 4. 第四矩阵：技术相关性矩阵 用于显示满足产品不同需求的技术相关性关系，这些技术关系往往是错综复杂的，改变其中一个因素可能会影响其他需求的实现。如食品中的含糖量与甜度呈高度正相关，如果为嗜食甜食的消费者设计低糖，就需要采用相应的技术措施，通过矩阵利用不同技术手段，满足其需要。2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 5. 第五矩阵：需求权重与竞争性评价矩阵 它含有相关的市场数据，指出消费者不同需求的相对重要性，并按序排列。第五矩阵还包含公司产品与竞争产品的消费者满足

7、度、产品需要改进等要点。2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 6. 第六矩阵：最优化矩阵 该矩阵有优先技术、比较信息和工作目标3部分内容，它根据消费者提出的品质相对重要性，采用不同技术方案进行优化，得出满足重要品质要求的最优技术方案。比较信息包括本公司产品与竞争性产品分析比较信息。工作目标是为技术优先性分析和产品比较分析而设立的。 2产品控制特征矩阵3技术解决方案矩阵6最优化矩阵1消费者需求矩阵5需求权重与竞争性评价的矩阵4技术相关性矩阵 （二）QFD应用实例 规格特点 强相关 弱相关 可能相关 / 不相关 用户满意程序（

8、按 5 级评分制） 溶解度（） 乳糖含量 （） 含水量（） Ca/维生素D（每100g） 重 要程 度（ 5分制） 本 公 司（目前） 甲 公司（ 目前） 乙 公司（ 目前） 本公司（目标） 冷 水 能冲调 / 4 3 4 3 4 饮 后 不胀气 / / / 5 3 3 3 5 易保存 / / 3 4 4.5 3 4.5 用户需求 能 补 充钙质 / 5 3 3 3 5 本 公 司（目前） 97.2 38.5 2.75 1.0g/20IU 9.0 元 11 元 9.0元 12元 市场价格 甲 公 司（目前） 99.0 39.0 2.50 1.1g/30IU 20 15 10 25 市场份额 乙

9、 公 司（目前） 97.0 35.0 2.90 0.9g/30IU 1.5 元 2.0元 1.7元 2.5元 利润 规格标准 本 公 司（目标） 99.2 15.0 2.20 2.5g/80IU 第三节 过程设计 原辅材料的采购与仓储控制加工过程 系统设计 参数设计 容差设计 卫生设计过程设计生产组织控制与信息系统食品制造主要步骤与相关工程要点 见表3-1 二、过程设计的技术方法和工具 主要包括失效模式和效果分析（FMEA） 田口方法（Taquchi Methods） 稳健设计技术 卫生设计。 （一）失败模式和效果分析 失败模式和效果分析（FMEA）是一种系统分析工具，应用于产品过程设计。利用

10、它，在设计阶段找出潜在的失败，提供一个消除这些失效的有效途径。 FMEA有两种形式 一种是设计FMEA，用于分析新产品的新服务中存在的潜在失败； 另一种是过程FMEA，用于分析制造过程和服务过程中的失败分析。 设计FMEA，往往从列出设计目的希望做什么和不希望做什么开始，将设计意图，通过QFD已知的产品要求和生产制造要求及顾客的需求综合起来。需求的特性定义越明确，也就越容易识别潜在的失败模式，采取纠正措施。过程FMEA实施方法 从整个过程的流程图开始，划分出不同功能组成单位。 对每个组成单位的潜在失败予以鉴定。 确定各个失败模式的失败原因。 确定各失败模式对内部（制造过程）和外部（消费者）的影

11、响。 对用于或将用于监控有关失败的措施进行鉴定。 失败模式评价，采用严重性（severity）、失败的发生（occurrence）和失败的检出能力（detect）3项指标，分别制定相应的010分等级，3项指标的得分乘积称为风险优先值（RPN）。如果RPN90，则应优先采取纠正措施。 在步骤的基础上，鉴定纠正活动。 在步骤、的基础上，对失败模式评价和纠正活动进行总结。 （二）田口方法和稳健设计技术 1. 田口方法 基本思想是由用正交表安排试验方案，以误差因素模拟造成产品质量波动的各种干扰，以信噪比衡量产品质量稳健性的指标，通过对各种试验方案的统计分析，找出抗干扰能力强，易调整，性能稳定的设计方案

12、。 田口博士在此基础上提出三次设计理论 系统设计（一次设计）即为产品选择整个系统和装置 。找出尽可能多的不同系统，逐一评估。最终确定最佳技术和最低成本来满足顾客的需求系统。多与QFD结合使用 参数设计（二次设计）目的是找出生产流程中影响产品变异的主要变量 ，并建立一套参数标准从而确保产品性能变异尽可能小。它主要通过正交试验找出敏感与非敏感的因素，找到敏感要素的参数最佳值。质量损失函数分析为寻求参数最佳值提供了手段。 容差设计（三次设计）用于哪些因素地最终产品的质量差异影响最大，并为这些因素建立最终产品规格所能允许的适当容差。可以运用田口方法从产品质量要求和经济角度决定容差。 2. 稳健设计技术

13、 其目的是使在工程设计中对不可控因素不要太敏感，从而把外部变量设计效果的影响减至最低。 抓主放次、抓大放小、抓可控放不可控 如：油炸土豆片的色泽褐变和油温、油炸时间、配方、原料都有关系， 但主要是原料。 稳健设计技术的实现过程分下述几个步骤。 进行初始设计并确认理想功能。 识别可控因素和噪声因素。 实施一步优化，即优化系统的稳健性。 实施二步优化，确定对灵敏度影响显著的可调因素。 （三）卫生设计 1. 卫生设计的功能要求 必需容易清洗和消毒，最好配有就地清洗装备（CIP，Cleaning In Place）。 应保护产品在加工过程中免受微生物和化学污染。 对于无菌装置设计，必须保证微生物不得侵

14、入。 微生物污染对食品安全性影响甚大，设备要有对微生物污染的监测和控制的设计。 2. 卫生设计要点第四节 质量设计管理 一、以消费者为导向的设计管理 （一）消费者信息 1. 收集消费者信息 （二）以消费者为导向的设计过程 1. 以消费者为导向的设计流程 确定消费者 列出消费者的特点 发现消费者的需求 将消费者需求分解到各质量元素 开发产品 生产工艺开发 生产工艺特 色 完善操作程序 用专业术语表达上述需求 建立可测定的质量元素 产品特色 优化产品设计 优化及证实加工能力 完善工艺 交付生产 2. 企业与消费者协同设计 二、交叉功能设计 交叉功能设计(cross-functional desig

15、n)就是根据并行工程的原理，把相关部门组织起来，他们来自产品研发、生产制造、质量管理、市场营销、高级管理等岗位，对产品的直接接触程度各不相同，但都熟悉公司业务的某一方面或某几方面，不同人员的知识有很强的互补性。 （一）并行工程 现代设计管理倾向于将公司内部及公司外部的相关部门组织起来，共同进行设计，即所谓并行工程（concurrent engineering）。 传统的顺序工程方法（“抛过墙”）设计开发过程有许多弊端（后续阶段考虑少，开发时间长，成本高） 并行工程是集成的、并行的设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法，这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周

16、期中的从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。 它能克服前述顺序工程的缺点 并行工程的 产品开发模式 并行工程是一个关于设计过程的方法，它需要在设计中全面考虑到相关过程的各种问题，强调所有设计工作要在生产开始前完成，而不要求在设计产品的同时就进行生产。 并行工程不是指同时或交错地完成设计和生产任务，而是指对产品及其下游过程进行并行设计，它并不能随意消除一个完整工程过程中现在的、有顺序的向前传递信息的任一必要阶段。 并行工程力图做到的是优化设计，领依靠集成各学科专业人员的智慧做到设计一次成功。成功的设计满足可制造性、安全性、耐储藏性、营养性、便利性等方面的要求。 并行

17、工程的实施需要组织专门的项目小组。小组成员应来自产品所涉及的各个环节的专家，甚至还可以包括产品的分销商、原料供应商。 （二）交叉功能小组产品/过程开发项目组高级经理财务专家法律顾问市场销售部门采购部门 仓储及流通部门 质控部门 工程技术人员 研究部门 生产制造部门 三、设计过程管理 （一） 产品开发策略市场评价和预测产品开发目标技术评价与预测总体项目计划各项目的管理与运作项目后总结和改进产品市场策略技术策略 市场策略涉及产品的定位、消费群体定位、销售方式、价格定位、成本与利润、产品市场导入、产品促销、市场开发、售后服务等。 公司的技术发展策略有不同类型：以核心技术为重点的有限目标策略；以组成产

18、学研联合体为主要组织形式的联合开发策略；以改进创新和仿制创新为主要方式的开发策略；以引入技术为主的开发策略。 产品一般要用5类指标去评估，即销量、利润、成本、投放市场的时间和质量。 （二）项目管理 所有的开发都要最终落实到具体的项目上。 在项目管理中，项目经理、项目组和项目管理系统是三大要素。 1. 项目组的结构 产品开发项目组可以由交叉功能小组成员构成。根据需要有时甚至可以增加设备厂家、技术合作方、原料供应方及产品销售方的人员参加，项目组的规模和组成随着项目的进展可以有所变化。 2. 项目组的工作方式 美国项目管理协会总结出一套项目管理知识体系（PMBOK，Project Managemen

19、t Body of Knowledge），它总结了项目管理实践中成熟的理论与方法、工具和技术。项目管理分为多个方面的管理（集成、范围、时间、成本、人力资源、沟通和采购）。它提出项目管理是一系列活动组织的，这些活动可以分为两类：与项目管理有关的活动，涉及项目的组成与管理；与产品有关的活动，涉及具体的项目产品生成。这两类活动结合即构成整个项目活动。 项目管理过程主要由5个部分构成：启动，成立项目组，开始项目或进入项目的新阶段。计划，定义和评估项目目标，选择实现项目目标的最佳策略，制定项目计划。执行，调动各种资源，执行项目计划。控制，监控和评估项目偏差，必要时采取纠正行动，保证项目计划的执行，实现项

20、目目标。结束，正式验收项目或阶段验收，并按程序结束。 在项目实施 的每个阶段， 都要进行评估 图3-12 产品开发项目的可行性分析过程 （三）设计评审 为了保证产品设计质量，在设计研制完成时要组织设计评审。产品设计要把顾客要求转化为材料、外购件、工艺技术规范和最终令顾客满意的产品，并确保企业能获得满意的投资收益率。设计还要保证产品在所建议的生产条件下易于生产和控制。 1. 与满足顾客需要有关的项目 将产品与工艺技术规范同产品建议书中表达顾客需要进行对比，用试制的产品进行各类分析进行确认，产品进行保质期试验和安全性试验，要求产品符合有关法规、国家标准、国际标准及公共惯例的要求。还要将设计与有竞争性产品相比，与同类设计相比。 2. 与产品规范和服务要求有关的项目 这方面内容包括产品的接收和拒收准则、产品的储存要求和储存期限、标签、注意事项、标志、可追溯性要求和使用说明书。 3. 与工艺规范和服务要求有关的项目 它包括设计的工艺性、设计的可检性和可试验性，包括特殊的检验和试验要求。原辅材料的